DE112015001771B4 - Filtervorrichtung für elastische Wellen - Google Patents

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Abstract

Filtervorrichtung für elastische Wellen, umfassend:
ein Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit,
einen Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf das Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt ist,
einen piezoelektrischen Film (7), der auf den Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit gestapelt ist,
ein Filter (2), das eine IDT-Elektrode (8) umfasst, die auf dem piezoelektrischen Film (7) ausgebildet ist, und
eine kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ, die auf dem piezoelektrischen Film (7) ausgebildet ist und elektrisch mit dem Filter (2) gekoppelt ist,
wobei eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film (7) ausbreitenden Volumenwelle, und eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film (7) ausbreitenden Volumenwelle,
wobei, wenn angenommen wird, dass λc eine Wellenlänge ist, die durch einen Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode (10) vom Kamm-Typ bestimmt wird, und angenommen wird, dass unter Modi einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, VC-(P+SV) eine Schallgeschwindigkeit einer P+SV-Welle ist, VC-SH eine Schallgeschwindigkeit einer SH-Welle ist und VC-HO eine Schallgeschwindigkeit von - aus Modi höherer Ordnung einer SH-Welle - einem Modus höherer Ordnung ist, der auf einer Seite der niedrigsten Frequenz positioniert ist, dann VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO gilt, und
wobei, wenn angenommen wird, dass fF-L eine Grenzfrequenz auf einer niedrigerfrequenten Seite des Filters ist, fF-H eine Grenzfrequenz auf einer höherfrequenten Seite ist, und Euler-Winkel (0°, θ, ψ) eine Ausbreitungsrichtung, in Bezug auf einen Kristall des piezoelektrisches Films (7), einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ generiert wird, repräsentieren, dann, bei jedem gegebenen θ und ψ, VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H oder VC-SH/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H gilt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bandpassfiltervorrichtung für elastische Wellen, und betrifft insbesondere eine Filtervorrichtung für elastische Wellen mit einer Struktur, bei der ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, ein piezoelektrischer Film und eine IDT-Elektrode auf einem Element mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt sind.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die WO 2012/086639 A1 offenbart ein Oberflächenschallwellen-(Surface Acoustic Wave, SAW)-Filter, das gebildet wird, indem auf einem Stützsubstrat ein AIN-Film, ein SiO2-Film, ein LiTaO3-Film und eine IDT-Elektrode, die überwiegend aus Al besteht, gestapelt werden. Der SiO2-Film, der ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist, wird zwischen dem AIN-Film, der ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, und dem LiTaO3-Film, der ein piezoelektrischer Film ist, gestapelt. Dies ermöglicht es, höhere Frequenzen zu erreichen und den Gütewert zu erhöhen.
  • Im Gegensatz dazu offenbart die WO 2012/114593 A1 einen Duplexer, der ein SAW-Filter verwendet. In einem Übertragungsfilter des Duplexers ist eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ als eine Überbrückungskapazität mit einem SAW-Resonator verbunden.
  • Die WO 2006/123518 A1 offenbart eine Grenzschallwellenfiltervorrichtung. In der Grenzschallwellenvorrichtung ist eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ mit einem Grenzschallwellenfilter verbunden. Wenn angenommen wird, dass in diesem Fall - unter den Schallgeschwindigkeiten langsamer Querwellen in ersten und zweiten Medien - Vm die Schallgeschwindigkeit einer Grenzschallwelle und Vc die Schallgeschwindigkeit einer langsameren Querwelle in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung ist, in die sich die Elektrodenfinger der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ erstrecken, dann ist Vm/λm < Vc/λc. Es ist zu beachten, dass λm die Wellenlänge einer Grenzschallwelle ist und λc die Wellenlänge der oben erwähnten langsameren Querwelle ist.
  • Die WO 2013/191122 A1 offenbart eine Vorrichtung für elastische Wellen, bei der zwei Schichten mit unterschiedlichen Schallausbreitungsgeschwindigkeiten und eine piezoelektrische Schicht auf ein Substrat laminiert sind, wobei die dem Substrat nähere Schicht eine höhere, die der piezoelektrischen Schicht nähere Schicht eine niedrigere Ausbreitungsgeschwindigkeit von Volumenschallwellen besitzt, als die piezoelektrische Schicht.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Wenn eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ, wie zum Beispiel die, die in der WO2012/114593 A1 beschrieben ist, in dem SAW-Filter mit der Mehrschichtstruktur, wie in der WO 2012/086639 A1 beschrieben, angeordnet wird, so stellt man fest, dass es zu unerwünschten Störanregungen in dem Durchlassband des SAW-Filters kommt.
  • Gemäß der WO 2006/123518 A1 wird der Einfluss von durch die Elektrode vom Kamm-Typ generierten Grenzschallwellen lediglich in der Grenzschallwellenvorrichtung unterdrückt, nicht aber in einer SAW-Vorrichtung. Es ist außerdem notwendig, Vc/λc zu erhöhen. Dadurch wird der Mittenabstand zwischen den Elektrodenfingern der Elektrode vom Kamm-Typ sehr klein. Darum ist es im Prinzip sehr schwierig, die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ herzustellen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach herzustellende Filtervorrichtung für elastische Wellen bereitzustellen, die nicht für die Einflüsse von Störanregungen empfänglich sind, die durch eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ verursacht werden.
  • Lösung des Problems
  • Eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt ist, einen piezoelektrischen Film, der auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit gestapelt ist, ein Filter, das eine IDT-Elektrode umfasst, die auf dem piezoelektrischen Film ausgebildet ist, und eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ, die auf dem piezoelektrischen Film ausgebildet ist und elektrisch mit dem Filter gekoppelt ist.
  • In der vorliegenden Erfindung ist eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle höher als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film ausbreitenden Volumenwelle. Eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle ist niedriger als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film ausbreitenden Volumenwelle.
  • Sei λc eine Wellenlänge, die durch einen Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ bestimmt wird. Unter Modi einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, sei VC-(P+SV) eine Schallgeschwindigkeit einer P+SV-Welle, VC-SH eine Schallgeschwindigkeit einer SH-Welle und VC-HO eine Schallgeschwindigkeit von - aus Modi höherer Ordnung einer SH-Welle - einem Modus höherer Ordnung, der auf einer Seite der niedrigsten Frequenzpositioniert ist. Dann gilt in der vorliegenden Erfindung: VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO.
  • Sei fF-L eine Grenzfrequenz auf einer niedrigerfrequenten Seite des Filters, fF-H eine Grenzfrequenz auf einer höherfrequenten Seite und repräsentieren Euler-Winkel (0°, θ, ψ) eine Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, in Bezug auf einen Kristall des piezoelektrischen Films. Dann sind, bei jeweils gegebenen θ und ψ, VC-(P+SH)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H oder VC-SH/λC < fF-L und Vc-HO/λC > fF-H.
  • In der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der ψ der Euler-Winkel, wobei die Euler-Winkel eine Ausbreitungsausrichtung einer elastischen Welle sind, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 86° bis 94°.
  • In der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung gilt besonders bevorzugt VC-(P+SV)/λC < fF-L und Vc-HO/λC > fF-H.
  • In einem weiteren konkreten Aspekt der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, und die Filtervorrichtung für elastische Wellen enthält des Weiteren ein Stützsubstrat mit einer Oberseite, auf die der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt ist.
  • In einem weiteren konkreten Aspekt der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit aus einem Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit.
  • In einem anderen und konkreten Aspekt der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ ein Paar Sammelschienen, die einander zugewandt sind, wobei eine erste IDT-Elektrode vorhanden ist, die an einem Spalt von der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ aus in einer Richtung angeordnet ist, in der sich die Sammelschienen erstreckt. Die erste IDT-Elektrode enthält ein Paar Sammelschienen, die einander zugewandt sind, und wenn angenommen wird, dass ein Neigungswinkel der ersten IDT-Elektrode ein Winkel ist, der durch eine Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in der ersten IDT-Elektrode und die Sammelschienen gebildet wird, und wenn angenommen wird, dass X° der Neigungswinkel der ersten IDT-Elektrode ist, dann liegt der ψ der Euler-Winkel, wobei die Euler-Winkel eine Ausbreitungsausrichtung einer elastischen Welle sind, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, innerhalb eines Bereichs von (90°+X°-5°) bis (90°+X°+5°).
  • In einem anderen und konkreten Aspekt der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Sammelschienen der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in der ersten IDT-Elektrode.
  • In einem anderen und konkreten Aspekt der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine zweite IDT-Elektrode vorgesehen, die mit der ersten IDT-Elektrode verbunden ist, und die zweite IDT-Elektrode enthält ein Paar Sammelschienen, die einander zugewandt sind, wobei sich das Paar Sammelschienen in einer Richtung parallel zu den Sammelschienen der ersten IDT-Elektrode erstreckt. Die zweite IDT-Elektrode ist auf einer Seite der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ angeordnet.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung treten in der Filtervorrichtung für elastische Wellen mit einer Struktur, in der das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit, der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit und der piezoelektrische Film gestapelt sind, Störanregungen auf der Basis von Vibrationsmodi, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert werden, mit geringerer Wahrscheinlichkeit innerhalb des Durchlassbandes auf. Es ist außerdem einfach, die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ zu bilden. Dementsprechend kann eine hoch-produktive Filtervorrichtung für elastische Wellen mit guter Filterkennlinie bereitgestellt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltbild eines Duplexers mit einer SAW-Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Querschnittsaufriss, der schematisch die Struktur der SAW-Filtervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 3 ist ein Schaubild zum Beschreiben einer Ausbreitungsausrichtung ψ auf einer kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ.
    • 4(a) ist eine schematische Draufsicht einer Elektrodenstruktur in dem Fall, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 0° beträgt, und 4(b) ist ein Schaubild, das die Impedanz-Frequenz-Kennlinie der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ veranschaulicht.
    • 5(a) ist eine schematische Draufsicht einer Elektrodenstruktur in dem Fall, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 45° beträgt, und 5(b) ist ein Schaubild, das die Impedanz-Frequenz-Kennlinie der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ veranschaulicht.
    • 6(a) ist eine schematische Draufsicht einer Elektrodenstruktur in dem Fall, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 90° beträgt, und 6(b) ist ein Schaubild, das die Impedanz-Frequenz-Kennlinie der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ veranschaulicht.
    • 7 ist ein Schaubild, das Veränderungen in der Impedanz-Frequenz-Kennlinie in dem Fall veranschaulicht, wo eine Wellenlänge, durch den Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ bestimmt wird, geändert wird.
    • 8 ist ein Schaubild, das die Filterkennlinie der SAW-Filtervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 9 ist ein Schaubild, das die Impedanz-Frequenz-Kennlinie einer einzelnen kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ veranschaulicht, die in einer SAW-Filtervorrichtung mit der in 12 veranschaulichten Filterkennlinie verwendet wird.
    • 10 ist ein Schaubild, das Veränderungen in dem Bandbreitenverhältnis BW jedes Modus, der durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, in dem Fall veranschaulicht, wo θ der Euler-Winkel -40° beträgt und die Ausbreitungsausrichtung ψ geändert wird.
    • 11 ist ein Schaubild, das Veränderungen in der Schallgeschwindigkeit jedes Modus, der durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, in dem Fall veranschaulicht, wo θ der Euler-Winkel -40° beträgt und die Ausbreitungsausrichtung ψ geändert wird.
    • 12 ist ein Schaubild, das Veränderungen in dem Bandbreitenverhältnis BW jedes Vibrationsmodus auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ in dem Fall veranschaulicht, wo θ geändert wird, während die Ausbreitungsausrichtung ψ auf 90° eingestellt ist.
    • 13 ist ein Schaubild, das Veränderungen in der Schallgeschwindigkeit jedes Vibrationsmodus auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ in dem Fall veranschaulicht, wo θ geändert wird, während die Ausbreitungsausrichtung ψ auf 90° eingestellt ist.
    • 14 ist ein Querschnittsaufriss, der eine Modifizierung einer SAW-Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 15 ist eine teilweise geöffnete Draufsicht, die schematisch eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 16 ist eine teilweise geöffnete Draufsicht, die schematisch eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
    • 17 ist ein schematischer Querschnittsaufriss, der eine Grenzschallwellenvorrichtung veranschaulicht, die als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient.
    • 18 ist ein schematischer Querschnittsaufriss, der eine Grenzschallwellenvorrichtung mit einer Drei-Medien-Struktur veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer Beschreibung konkreter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
  • 1 ist ein Schaltbild eines Duplexers mit einer SAW-Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Duplexer 1 enthält eine SAW-Filtervorrichtung 2, die ein Übertragungsfilter und ein Empfangsfilter 3 konfiguriert. Die SAW-Filtervorrichtung 2, die ein Übertragungsfilter konfiguriert, ist ein SAW-Filter gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die SAW-Filtervorrichtung 2 hat eine Leiterschaltungskonfiguration, obgleich die Konfiguration nicht speziell auf diesen Typ beschränkt ist. Das heißt, die SAW-Filtervorrichtung 2 enthält mehrere Reihenarmresonatoren S1a bis S1c, S2a, S2b, S3 und S4a bis S4c und Parallelarmresonatoren P1a, P1b bis P4a und P4b. Eine Überbrückungskapazität C ist mit den Reihenarmresonatoren S2a und S2b parallel geschaltet.
  • Die Reihenarmresonatoren S1a bis S4c und die Parallelarmresonatoren P1a bis P4b werden durch SAW-Resonatoren konfiguriert. Die Überbrückungskapazität C besteht aus einer kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ, wie später noch beschrieben wird.
  • 2 ist ein Querschnittsaufriss, der schematisch die spezielle Struktur der SAW-Filtervorrichtung 2 veranschaulicht.
  • Die SAW-Filtervorrichtung 2 enthält ein Stützsubstrat 4. Das Stützsubstrat 4 besteht in der Ausführungsform aus einem LiTaO3-Substrat. Das Material zum Konfigurieren des Stützsubstrats 4 ist nicht speziell beschränkt, und das Stützsubstrat 4 kann auch unter Verwendung eines zweckmäßigen Isolators, piezoelektrischen Materials, Halbleiters oder dergleichen gebildet werden.
  • Ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 ist auf das Stützsubstrat 4 gestapelt. Ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 ist auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 gestapelt. Ein piezoelektrischer Film 7 ist auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 gestapelt. Eine IDT-Elektrodenanordnung 8 wird auf dem piezoelektrischen Film 7 ausgebildet, um SAW-Resonatoren zu konfigurieren. Das heißt, die IDT-Elektrode 8 wird bereitgestellt, um die oben erwähnten SAW-Resonatoren der SAW-Filtervorrichtung 2 zu konfigurieren.
  • Darüber hinaus ist eine schematische veranschaulichte kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 auf dem piezoelektrischen Film 7 in einer Distanz von der IDT-Elektrode 8 ausgebildet. Die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 konfiguriert die oben erwähnte Überbrückungskapazität C.
  • Der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 wird bei dieser Ausführungsform aus AIN gebildet. Die Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 ausbreitenden Volumenwelle ist höher als die Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film 7 ausbreitenden Volumenwelle. Solange eine solche Beziehung erfüllt ist, ist der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 nicht auf AIN beschränkt, und der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 kann unter Verwendung eines zweckmäßigen Isolators oder Halbleiters gebildet werden.
  • Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 wird bei dieser Ausführungsform aus SiO2 gebildet. Die Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 ausbreitenden Volumenwelle ist niedriger als die Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film ausbreitenden Volumenwelle 7. Solange eine solche Beziehung erfüllt ist, kann der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 unter Verwendung eines zweckmäßigen Isolators oder Halbleiters, der nicht aus SiO2 besteht, gebildet werden.
  • Der piezoelektrische Film 7 besteht in der Ausführungsform aus einem 50°-gedrehten, Y-geschnittenen LiTaO3-Films. Selbstverständlich ist der piezoelektrische Film 7 nicht auf LiTaO3 beschränkt, und der piezoelektrische Film 7 kann auch unter Verwendung eines zweckmäßigen piezoelektrischen Einkristalls wie zum Beispiel LiNbO3 gebildet werden.
  • Die IDT-Elektrodenanordnung 8 und die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 werden aus AI gebildet. Selbstverständlich kann auch eine zweckmäßige Legierung überwiegend aus AI verwendet werden. Alternativ kann ein anderes Metall als AI oder eine Legierung aus einem anderen Metall als AI verwendet werden. Außerdem kann ein Metall gestapelt werden.
  • Eine Struktur, in der der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5, der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 und der piezoelektrische Film 7 gestapelt sind, ermöglicht problemlos die Erreichung höherer Frequenzen und erhöht den Gütewert, wie in Patentdokument 1 beschrieben.
  • Gleichzeitig wird die Filterkennlinie der SAW-Filtervorrichtung 2 verbessert, indem man die in 1 veranschaulichte Überbrückungskapazität C verbindet.
  • Es versteht sich, dass die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10, die die Überbrückungskapazität C konfiguriert, eine unerwünschte SAW anregt. Wie in 3 veranschaulicht, enthält die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 mehrere Elektrodenfinger 11, die mit einem von zwei Potenzialen gekoppelt sind, und mehrere Elektrodenfinger 12, die mit dem anderen Potenzial gekoppelt sind.
  • Sei λc eine Wellenlänge, die durch den Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 bestimmt wird. Es soll angenommen werden, dass unter Modi einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generierten SAW VC-(P+SV) die Schallgeschwindigkeit einer P+SV-Welle ist, VC-SH die Schallgeschwindigkeit einer SH-Welle ist und VC-HO die Schallgeschwindigkeit von, aus Modi höherer Ordnung einer SH-Welle, einem Modus höherer Ordnung ist, der auf der Seite der niedrigsten Frequenzpositioniert ist. In diesem Fall ist VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO. Es ist zu beachten, dass P+SV-Wellen bei dieser Ausführungsform Rayleigh-Wellen sind.
  • Sei in dem Durchlassband der SAW-Filtervorrichtung 2, das heißt dem Durchlassband eines Bandpassfilters, das unter Verwendung der IDT-Elektrodenanordnung 8 und dergleichen konfiguriert ist, fF-L die Grenzfrequenz auf der niedrigerfrequenten Seite und fF-H die Grenzfrequenz auf der höherfrequenten Seite. Die Ausbreitungsausrichtung einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generierten SAW wird durch die Euler-Winkel (0°, θ, ψ) in Bezug auf den Kristall des piezoelektrischen Films 7 repräsentiert. Bei der Ausführungsform ist θ = -40°. Des Weiteren, wie in 3 veranschaulicht, repräsentiert ψ eine Richtung orthogonal zu den Elektrodenfingern 11 und 12 der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10. Bei gegebenem θ und ψ gilt: VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H oder VC-SH/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H.
  • Da „VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H“ oder „VC-SH/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H“ in der SAW-Filtervorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform gilt, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Störanregung jedes Modus einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 angeregten SAW innerhalb des Durchlassbandes der SAW-Filtervorrichtung 2 stattfindet. Darum kann die Filterkennlinie verbessert werden. Es ist außerdem unnötig, den Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 besonders zu verringern. Darum kann die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 problemlos gebildet werden, wodurch die Produktivität der SAW-Filtervorrichtung 2 erhöht wird. Die wird unten ausführlicher beschrieben.
  • 4(a) ist eine schematische Draufsicht der Elektrodenstruktur der SAW-Filtervorrichtung 2 in dem Fall, wo die Ausbreitungsausrichtung einer SAW auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 (0°, -40°, 0°) ist.
  • In 4(a) beträgt der ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 0°. In 5(a) wird angenommen, dass ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 45° beträgt. In 6(a) beträgt ψ 90°.
  • Es ist zu beachten, dass die 4(a), 5(a) und 6(a) schematisch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 der SAW-Filtervorrichtung 2 und Verdrahtungsstrukturen, die mit der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 verbunden sind, veranschaulichen.
  • Die SAW-Filtervorrichtung 2 mit jeder kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ, bei der die Ausbreitungsausrichtung ψ 0°, 45° oder 90° beträgt, ist folgendermaßen ausgelegt.
    Elektrodendicke = 160 nm
    Dicke des piezoelektrischen Films 7 = 500 nm
    Dicke des Films mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 = 700 nm
    Dicke des Films mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 = 1340 nm
    Dicke des Stützsubstrats 4 = 350 µm
  • Durch den Elektrodenfinger-Mittenabstand bestimmte Wellenlänge der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 = 1,8 µm.
  • 4(b), 5(b) und 6 (b) veranschaulichen die Impedanz-Frequenz-Kennlinie der jeweiligen kapazitiven Elektroden vom Kamm-Typ. In 4(b), erscheinen eine Anregung SH des Grundmodus einer SH-Welle und eine Anregung H des Modus höherer Ordnung.
  • In 5(b) erscheinen eine Anregung R einer Rayleigh-Welle, eine Anregung SH des Grundmodus einer SH-Welle und eine Anregung H des Modus höherer Ordnung.
  • In 6(b) ist, da die Ausbreitungsausrichtung ψ 90° beträgt, kein Einfluss des Grundmodus einer SH-Welle vorhanden, und eine Anregung R einer Rayleigh-Welle und eine Anregung H des Modus höherer Ordnung erscheinen.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird selbst dann, wenn die Ausbreitungsausrichtung zwischen 0°, 45° und 90° geändert wird, da die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 die mehreren ineinandergreifenden Elektrodenfinger 11 und 12 hat, jeder Modus einer SAW angeregt.
  • Im Gegensatz dazu ist 7 ein Schaubild, das die Impedanz-Frequenz-Kennlinie in dem Fall veranschaulicht, wo die durch den Elektrodenfinger-Mittenabstand bestimmte Wellenlänge zwischen 1,7 µm, 1,8 µm, 2,1 µm und 2,3 µm in der Konfiguration geändert wird, wo die Ausbreitungsausrichtung auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 90° beträgt. Wie aus 7 zu erkennen ist, erscheint keine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle in dem Fall, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ 90° beträgt.
  • Es ist des Weiteren klar, dass eine Anregung einer Rayleigh-Welle und eine Anregung des Modus höherer Ordnung selbst in dem Fall erscheinen, wo die Wellenlänge geändert wird, wie oben beschrieben. Je kürzer die Wellenlänge auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 ist, das heißt, je kleiner der Elektrodenfinger-Mittenabstand ist, desto mehr werden wie Anregungen in Richtung der höherfrequenten Seite verschoben.
  • Wie aus den 4(a) bis 7 zu erkennen ist, wird jeder Modus einer SAW durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 angeregt.
  • Wenn der piezoelektrische Film 7 ein gedrehtes, Y-geschnittenes LiTaO3 oder LiNbO3 ist, so sind die Modi einer durch die Struktur gemäß der Ausführungsform generierten SAW drei Modi, und zwar der Modus einer Rayleigh-Welle, d. h. der Modus einer Längswelle + SV-Welle, der Modus der Grundwelle einer SH-Welle und der Modus höherer Ordnung einer SH-Welle, wie oben beschrieben wurde. Es ist zu beachten, dass mehrere Modi höherer Ordnung auf der höherfrequenten Seite auftreten. Diese Modi höherer Ordnung haben verschiedene Schallgeschwindigkeiten und Bandbreitenverhältnisse. Des Weiteren variiert es, wie die Modi höherer Ordnung erscheinen, in Abhängigkeit vom Material und der Dicke jeder Schicht, die die Mehrschichtstruktur konfiguriert. In der Ausführungsform wird unter mehreren Modi höherer Ordnung, die auftreten, ein Modus mit einer Größenordnung, die nicht als eine Störanregung vernachlässigbar ist und auf der Seite der niedrigsten Frequenzpositioniert ist, im Weiteren als ein Modus höherer Ordnung bezeichnet. Die Formulierung „Größenordnung, die nicht vernachlässigbar ist“ meint eine Anregung, die 0,01 % oder mehr im Bandbreitenverhältnis beträgt. Außerdem ist die Tatsache, dass nur ein Modus höherer Ordnung, der auf der Seite der niedrigsten Frequenz auftritt, behandelt wird, dem Umstand geschuldet, dass das Durchlassband in Frequenzen positioniert ist, die niedriger sind als der Modus höherer Ordnung.
  • Es ist zu beachten, dass das Bandbreitenverhältnis BW ein Wert ist, der durch BW = {(Antiresonanzfrequenz - Resonanzfrequenz)}/Resonanzfrequenz × 100(%)erhalten wird.
  • In der Ausführungsform wird bei jedem gegebenen θ und ψ die Wellenlänge λc auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 so bestimmt, dass sie eine der folgenden Bedingungen erfüllt: Bedingung 1: [VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H], und Bedingung 2: [VC-SH/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H]. Dadurch tritt keine Störanregung einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generierten SAW innerhalb des Durchlassbandes auf. Das heißt, wie in 7 veranschaulicht, wenn die Wellenlänge λc auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 geändert wird, so ändert sich die Frequenzposition jedes Modus, der durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird. Indem man also die Wellenlänge λc auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 so auswählt, dass sie die Bedingung 1 oder die Bedingung 2 erfüllt, kann eine Störanregung einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generierten SAW außerhalb des Durchlassbandes des Filters positioniert werden. Genauer gesagt, da die Bedingung 1 besagt, dass VC-(P+SV)/λC < fF-L, ist eine Anregung einer Rayleigh-Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird, auf einer Frequenz positioniert, die niedriger ist als die Grenzfrequenz auf der niedrigerfrequenten Seite des Durchlassbandes. Somit wird eine Anregung einer Rayleigh-Welle weder eine Störanregung, noch erscheint sie innerhalb des Durchlassbandes. Da VC-SH/λC > fF-H, ist eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird, auf einer Frequenz positioniert, die höher als die Grenzfrequenz fF-H auf der höherfrequenten Seite des Durchlassbandes ist. Somit wird eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle weder eine Störanregung, noch erscheint sie innerhalb des Durchlassbandes. Da eine Anregung des Modus höherer Ordnung eine höhere Frequenz als die oben genannte ist, erscheint diese Anregung nicht innerhalb des Durchlassbandes.
  • Da die Bedingung 2 besagt, dass VC-SH/λC < fF-L, ist eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird, auf einer Frequenz positioniert, die niedriger als das Durchlassband ist. Da eine Anregung einer Rayleigh-Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird, auf einer Frequenz positioniert ist, die niedriger ist als eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle, ist die Anregung einer Rayleigh-Welle weder eine Störanregung, noch erscheint sie innerhalb des Durchlassbandes. Da VC-HO/λC > fF-H, ist eine Anregung des Modus höherer Ordnung, der durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert wird, auf einer Frequenz positioniert, die höher als die Grenzfrequenz fF-H auf der höherfrequenten Seite des Durchlassbandes ist. Somit erscheint keine Störanregung des Modus höherer Ordnung innerhalb des Durchlassbandes.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist unter der Bedingung 1 eine Anregung einer Rayleigh-Welle auf einer niedrigerfrequenten Seite des Durchlassbandes des Bandpassfilter positioniert, das heißt, das Durchlassband der SAW-Filtervorrichtung 2, und eine Anregung einer SH-Welle ist auf einer Frequenz positioniert, die höher als das Durchlassband ist. Unter der Bedingung 2 ist eine Anregung einer SH-Welle auf einer Frequenz positioniert, die niedriger als das Durchlassband ist, und eine Anregung des Modus höherer Ordnung ist auf einer Frequenz positioniert, die höher ist als das Durchlassband. Dadurch wird es weniger wahrscheinlich, dass der Einfluss von Störanregungen der Modi, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert werden, innerhalb des Durchlassbandes auftritt.
  • In der SAW-Filtervorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Störanregung jedes Modus einer durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generierten SAW innerhalb des Durchlassbandes erscheint. In dem oben beschriebenen Patentdokument 3 muss, da Vm/λm < Vc/λc, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ bestimmte Wellenlänge λc auf einen kleinen Wert gebracht werden, das heißt, der Elektrodenfinger-Mittenabstand muss auf einen kleinen Wert gebracht werden. Darum ist es schwierig, die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 einfach und stabil zu bilden.
  • Im Gegensatz dazu ist es in der Ausführungsform nur notwendig, dass die Wellenlänge λc auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 so konfiguriert ist, dass sie die Bedingung 1 oder die Bedingung 2 erfüllt, weshalb der Elektrodenfinger-Mittenabstand größer ausgelegt werden kann als der in der in Patentdokument 3 beschriebenen Konfiguration. Darum kann die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 problemlos gebildet werden, wodurch die Produktivität der SAW-Filtervorrichtung 2 erhöht wird.
  • 8 ist ein Schaubild, das die Filterkennlinie der SAW-Filtervorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. Die Impedanz-Frequenz-Kennlinien der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 sind in 9 veranschaulicht. Das heißt, es wird angenommen, dass der ψ der Euler-Winkel auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 90° beträgt, und die Wellenlänge λc ist 2,2 µm. Dementsprechend ist die SAW-Filtervorrichtung 2 als ein Übertragungsfilter des in 1 veranschaulichten Duplexers 1 konfiguriert. Dieser Duplexer ist ein Band 2-Duplexer, und das Durchlassband der SAW-Filtervorrichtung 2, die als ein Übertragungsfilter dient, liegt im Bereich von 1850 MHz bis 1910 MHz.
  • In der Ausführungsform beträgt die Schallgeschwindigkeit VC-(P+SV) einer Rayleigh-Welle etwa 2700 m/s, und die Schallgeschwindigkeit VC-HO des Modus höherer Ordnung beträgt etwa 5170 m/s. Die Grenzfrequenz fF-L auf der niedrigerfrequenten Seite des Band 2-Durchlassbandes beträgt etwa 1850 MHz, und die Grenzfrequenz fF-H auf der höherfrequenten Seite beträgt etwa 1910 MHz. Darum ist es zweckmäßig, 1,46 < λc < 2,70 (µm) in der Ausführungsform einzustellen. In der oben beschriebenen Filtervorrichtung ist λc = 2,2 µm.
  • Darüber hinaus veranschaulicht 9 die Impedanz-Frequenz-Kennlinie einer einzelnen kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ, die in der SAW-Filtervorrichtung 2 verwendet wird. Wie aus 9 zu erkennen ist, erscheint eine Anregung R einer Rayleigh-Welle nahe 1300 MHz, und eine Anregung des Modus höherer Ordnung erscheint nahe 2350 MHz, aber es erscheint keine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle. Somit ist klar, dass in der in 8 veranschaulichten Filterkennlinie eine Anregung jedes durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 angeregten Modus zu keiner Störanregung innerhalb des Durchlassbandes wird.
  • In der Struktur gemäß der Ausführungsform werden das Bandbreitenverhältnis BW (%) und die Schallgeschwindigkeit jedes Modus erhalten, während der θ der Euler-Winkel auf -40° fixiert wird und die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ geändert wird. Die Ergebnisse sind in den 10 und 11 veranschaulicht. 10 ist ein Schaubild, das Veränderungen in dem Bandbreitenverhältnis BW (%) jedes Modus in dem Fall veranschaulicht, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 geändert wird. 11 ist ein Schaubild, das Veränderungen in die Schallgeschwindigkeit jedes Modus in dem Fall veranschaulicht, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ geändert wird.
  • 12 ist ein Schaubild, das Veränderungen in dem Bandbreitenverhältnis BW (%) jedes Modus in dem Fall veranschaulicht, wo die Ausbreitungsausrichtung ψ auf 90° fixiert ist, und der θ der Euler-Winkel wird geändert, und 13 ist ein Schaubild, das Veränderungen der Schallgeschwindigkeit veranschaulicht. In den 10 bis 13 bezeichnen durch einen Kreis angedeuteten Daten den Modus einer Rayleigh-Welle, durch ein Quadrat angedeuteten Daten bezeichnen den Modus einer SH-Welle, und durch ein weißes Dreieck angedeuteten Daten bezeichnen den Modus höherer Ordnung.
  • 10 und 11 zeigen auf, dass sich das Bandbreitenverhältnis BW jedes Modus ändert, wenn sich die Ausbreitungsausrichtung ψ ändert, aber die Schallgeschwindigkeit ist immer VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO.
  • Wie aus den 12 und 13 zu erkennen ist, gilt selbst dann, wenn θ geändert wird, gleichermaßen die Beziehung VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO.
  • Wie aus den 10 und 12 zu erkennen ist, beträgt das Bandbreitenverhältnis BW der Grundwelle einer SH-Welle bei jedem gegebenen θ maximal 0,01 %, wenn ψ im Bereich von 90°±4° liegt, das heißt, wenn ψ im Bereich von 86° bis 94° liegt. Darum ist es bevorzugt, dass ψ im Bereich von 86° bis 94° liegt. Dementsprechend eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle kann ignoriert werden.
  • Es ist in diesem Fall nur notwendig, die Wellenlänge λc so auszuwählen, dass die Bedingung erfüllt wird, die lautet: VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H. Dementsprechend kann der Einfluss von Störanregungen, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 10 generiert werden, verlässlich vermieden werden.
  • Obgleich die SAW-Filtervorrichtung 2 in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Leiterschaltungskonfiguration hat, ist die Schaltkreiskonfiguration einer SAW-Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht speziell beschränkt. Das heißt, die Schaltkreiskonfiguration ist nicht auf die Leiterschaltungskonfiguration beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist auch auf einer SAW-Filtervorrichtung mit verschiedenen Schaltkreiskonfigurationen anwendbar, einschließlich eines längs gekoppelten Resonator-Typs und eines Gittertyps. In diesem Fall ist die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ nicht auf eine beschränkt, die als die oben beschriebene Überbrückungskapazität C fungiert. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist im weitesten Sinne auf eine Konfiguration anwendbar, bei der eine elektrostatische Kapazität mit einem Bandpassfilter verbunden ist.
  • Obgleich der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5, der als ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, in der oben beschriebenen Ausführungsform auf das Stützsubstrats 4 gestapelt wird, kann auch ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 5A anstelle des Stützsubstrats 4 verwendet werden, wie in 14 veranschaulicht. Wie der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5, kann auch das Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 5A unter Verwendung eines zweckmäßigen Materials gebildet werden, wo die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle hoch ist.
  • Wie zuvor beschrieben, kann eine Anregung der Grundwelle einer SH-Welle ignoriert werden, wenn die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 10 90° beträgt.
  • 15 ist eine teilweise geöffnete Draufsicht, die schematisch eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 16 ist eine teilweise geöffnete Draufsicht, die schematisch eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
  • Wie in 15 veranschaulicht, enthält die Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der zweiten Ausführungsform eine kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 20 und erste und zweite IDT-Elektroden (3, 4) 8A und 8B. Die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 20 enthält ein Paar Sammelschienen 20a und 20b, die sich parallel zueinander erstrecken. Die erste IDT-Elektrode 8A ist an einem Spalt der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 in einer Richtung angeordnet, in der sich Sammelschienen 20a und 20b erstrecken. Die zweite IDT-Elektrode (4) 8B ist auf einer Seite der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 angeordnet. Die Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in den ersten IDT-Elektroden (3) 8A und 8B ist eine Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der sich die Sammelschienen 20a und 20b der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 erstrecken.
  • Die erste IDT-Elektrode 8A ist mit der zweiten IDT-Elektrode 8B verbunden. Die erste IDT-Elektrode 8A enthält ein Paar Sammelschienen 8Aa und 8Ab, die sich parallel zueinander erstrecken. Die zweite IDT-Elektrode (4) 8B enthält außerdem ein Paar Sammelschienen 8Ba und 8Bb, die sich parallel zueinander erstrecken. Die Sammelschienen 8Aa und 8Ab und die Sammelschienen 8Ba und 8Bb erstrecken sich in parallel zueinander.
  • Seien in diesem Fall die Neigungswinkel der IDT-Elektroden 8A und 8B Winkel, die durch die Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in den IDT-Elektroden 8A und 8B und die Sammelschienen 8Aa und 8Ab und die Sammelschienen 8Ba und 8bB gebildet werden. Dann betragen die Neigungswinkel der IDT-Elektroden 8A und 8B X°. Ferner sei der Neigungswinkel der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 ein Winkel, der durch die Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 20 generiert wird, und die Sammelschienen 20a und 20b gebildet wird. Dann beträgt der Neigungswinkel der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 ebenfalls X°. Das heißt die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 beträgt 90°+X°. Wenn die Neigungswinkel der IDT-Elektroden 8A und 8B X° betragen, so besteht kein spezielles Kennlinienproblem, wenn die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 im Bereich (90°+X°)±5° liegt, das heißt im Bereich von (90°+X°-5°) bis (90°+X°+5°). Wie oben beschrieben wurde, wird, wenn ψ im Bereich 86° bis 94° liegt, wie oben beschrieben, das Bandbreitenverhältnis BW der Grundwelle einer SH-Welle maximal 0,01 %, was zusätzlich bevorzugt ist.
  • Hier enthält die Sammelschiene 20a einen Endabschnitt 20a1 auf der Seite der ersten IDT-Elektrode 8A. Die Sammelschiene 20b enthält einen Endabschnitt 20b1 auf der Seite der ersten IDT-Elektrode 8A. Der Endabschnitt 20a1 und der Endabschnitt 20b1 sind auf einer virtuellen Linie Y positioniert, die um den Winkel X° aus einer Richtung senkrecht zu einer Richtung geneigt ist, in der sich die Sammelschienen 20a und 20b erstrecken. Das heißt, der Endabschnitt 20a1 und der Endabschnitt 20b1 sind auf einer Linie positioniert, die sich parallel zu der Sammelschiene 8Aa der IDT-Elektrode 8A erstreckt.
  • Im Gegensatz dazu unterscheidet sich in der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß dem in 16 veranschaulichten Vergleichsbeispiel die Konfiguration einer kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 von der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 gemäß der Ausführungsform. Und zwar beträgt die Ausbreitungsausrichtung ψ der elastischen Welle auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 90°. Insbesondere erstrecken sich Sammelschienen 30a und 30b der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in den ersten IDT-Elektroden (3) 8A und 8B. Die Sammelschienen 30a und 30b sind nicht in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 geneigt. Es ist zu beachten, dass die Kapazität der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 die gleiche ist wie die Kapazität der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20.
  • In der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel ist eine Distanz zwischen einem Endabschnitt 30a1 der Sammelschiene 30a der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 und der ersten IDT-Elektrode 8A länger als eine Distanz zwischen einem Endabschnitt 30b1 der Sammelschiene 30b und der ersten IDT-Elektrode 8A. Da die Distanz zwischen dem Endabschnitt 30a und der IDT-Elektrode 8A lang ist, wie oben beschrieben wurde, wird die Fläche zum Anordnen der ersten IDT-Elektroden (3) 8A und 8B und der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 30 größer.
  • Sei im Gegensatz dazu bei der Ausführungsform X° der Neigungswinkel der ersten IDT-Elektrode 8A, dann beträgt die Ausbreitungsausrichtung ψ auf der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 90°+X°. Somit hat die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 20 zwar die gleiche Kapazität wie die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ 30, doch kann sie so angeordnet werden, dass der Endabschnitt 20a1 und der Endabschnitt 20b1 auf einer Linie positioniert sind, die sich parallel zu der Sammelschiene 8Aa der IDT-Elektrode 8A erstreckt. Dadurch können die Distanz zwischen dem Endabschnitt 20a1 und der IDT-Elektrode 8A und die Distanz zwischen dem Endabschnitt 20b1 und der ersten IDT-Elektrode 8A auf den gleichen Wert gebracht werden. Darum kann die Fläche zum Anordnen der ersten IDT-Elektroden (3) 8A und 8B und der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 reduziert werden, ohne die Kapazität der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 zu verringern.
  • Es ist zu beachten, dass sich die Sammelschienen 20a und 20b der kapazitiven Elektrode vom Kamm-Typ 20 nicht in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in der ersten IDT-Elektrode 8A erstrecken müssen.
  • Obgleich bei jeder oben beschriebenen Ausführungsform die SAW-Vorrichtung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Vorrichtungen für elastische Wellen, wie zum Beispiel Grenzschallwellenvorrichtungen, anwendbar, und selbst in einem solchen Fall können die gleichen oder ähnliche vorteilhafte Effekte erreicht werden. 17 ist ein schematischer Querschnittsaufriss, der eine Grenzschallwellenvorrichtung 43 veranschaulicht, die als eine dritte Ausführungsform dient. Um Grenzschallwellen anzuregen, wird eine IDT-Elektrodenanordnung 46 auf einer Grenze zwischen einem piezoelektrischen Film 45 und einem dielektrischen Film 44, der auf den piezoelektrischen Film 45 gestapelt ist, ausgebildet.
  • 18 ist ein schematischer Querschnittsaufriss einer Grenzschallwellenvorrichtung 47 mit einer sogenannten Drei-Medien-Struktur. Die IDT-Elektrodenanordnung 46 wird auf einer Grenze zwischen dem piezoelektrischen Film 45 und einem dielektrischen Film 48 ausgebildet. Des Weiteren wird ein dielektrisches Element 49 auf den dielektrischen Film 48 gestapelt, und das dielektrische Element 49 hat eine höhere Querwellenschallgeschwindigkeit als der dielektrische Film 48. Dementsprechend wird die Grenzschallwellenvorrichtung mit einer sogenannten Drei-Medien-Struktur konfiguriert.
  • Wie die Grenzschallwellenvorrichtungen 43 und 47, kann auch eine Grenzschallwellenvorrichtung die gleichen oder ähnliche vorteilhafte Effekte erreichen wie die, die durch die SAW-Filtervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform erreicht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Duplexer
    2:
    SAW-Filtervorrichtung
    3:
    Empfangsfilter
    4:
    Stützsubstrat
    5:
    Film mit hoher Schallgeschwindigkeit
    5A:
    Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit
    6:
    Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
    7:
    piezoelektrischer Film
    8, 8A, 8B:
    IDT-Elektroden
    8Ba, 8Bb, 8Aa, 8Ab:
    Sammelschienen
    10:
    kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ
    11, 12:
    Elektrodenfinger
    20:
    kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ
    20a, 20b:
    Sammelschienen
    20a1, 20b1:
    Endabschnitte
    30:
    kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ
    30a, 30b:
    Sammelschienen
    30a1, 30b1:
    Endabschnitte
    43:
    Grenzschallwellenvorrichtung
    44, 48, 49:
    dielektrische Filme
    45:
    piezoelektrischer Film
    46:
    IDT-Elektrodenanordnung
    47:
    Grenzschallwellenvorrichtung mit Drei-Medien-Struktur
    C:
    Überbrückungskapazität
    S1a bis S1c, S2a, S2b, S3, S4a bis S4c:
    Reihenarmresonatoren
    P1a, P1b bis P4a, P4b:
    Parallelarmresonatoren

Claims (8)

  1. Filtervorrichtung für elastische Wellen, umfassend: ein Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit, einen Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf das Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt ist, einen piezoelektrischen Film (7), der auf den Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit gestapelt ist, ein Filter (2), das eine IDT-Elektrode (8) umfasst, die auf dem piezoelektrischen Film (7) ausgebildet ist, und eine kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ, die auf dem piezoelektrischen Film (7) ausgebildet ist und elektrisch mit dem Filter (2) gekoppelt ist, wobei eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Element (5/5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film (7) ausbreitenden Volumenwelle, und eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem Film (6) mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitenden Volumenwelle niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer sich in dem piezoelektrischen Film (7) ausbreitenden Volumenwelle, wobei, wenn angenommen wird, dass λc eine Wellenlänge ist, die durch einen Elektrodenfinger-Mittenabstand der kapazitiven Elektrode (10) vom Kamm-Typ bestimmt wird, und angenommen wird, dass unter Modi einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode vom Kamm-Typ generiert wird, VC-(P+SV) eine Schallgeschwindigkeit einer P+SV-Welle ist, VC-SH eine Schallgeschwindigkeit einer SH-Welle ist und VC-HO eine Schallgeschwindigkeit von - aus Modi höherer Ordnung einer SH-Welle - einem Modus höherer Ordnung ist, der auf einer Seite der niedrigsten Frequenz positioniert ist, dann VC-(P+SV) < VC-SH < VC-HO gilt, und wobei, wenn angenommen wird, dass fF-L eine Grenzfrequenz auf einer niedrigerfrequenten Seite des Filters ist, fF-H eine Grenzfrequenz auf einer höherfrequenten Seite ist, und Euler-Winkel (0°, θ, ψ) eine Ausbreitungsrichtung, in Bezug auf einen Kristall des piezoelektrisches Films (7), einer elastischen Welle, die durch die kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ generiert wird, repräsentieren, dann, bei jedem gegebenen θ und ψ, VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-SH/λC > fF-H oder VC-SH/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H gilt.
  2. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 1, wobei ψ der Euler-Winkel innerhalb eines Bereichs von 86° bis 94° liegt, wobei die Euler-Winkel eine Ausbreitungsausrichtung einer elastischen Welle sind, die durch die kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ generiert wird.
  3. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 2, wobei VC-(P+SV)/λC < fF-L und VC-HO/λC > fF-H.
  4. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Film (5) mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, und die Filtervorrichtung für elastische Wellen des Weiteren ein Stützsubstrat (4) mit einer Oberseite umfasst, auf die der Film (5) mit hoher Schallgeschwindigkeit gestapelt ist.
  5. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit aus einem Substrat (5A) mit hoher Schallgeschwindigkeit besteht.
  6. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ ein Paar Sammelschienen (20a, 20b) enthält, die einander zugewandt sind, und eine IDT-Elektrode (8A) vorhanden ist, die an einem Spalt von der kapazitiven Elektrode (10) vom Kamm-Typ aus in einer Richtung angeordnet ist, in der sich die Sammelschienen (20a, 20b) erstrecken, und die erste IDT-Elektrode (8A) ein Paar Sammelschienen (8Aa, 8Ab) enthält, die einander zugewandt sind, und wenn angenommen wird, dass ein Neigungswinkel der ersten IDT-Elektrode (8A) ein Winkel ist, der durch eine Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in der ersten IDT-Elektrode (8A) und die Sammelschienen (8Aa, 8Ab) gebildet wird, und wenn angenommen wird, dass X° der Neigungswinkel der ersten IDT-Elektrode (8A) ist, dann ψ der Euler-Winkel innerhalb eines Bereichs von (90°+X°-5°) bis (90°+X°+5°) liegt, wobei die Euler-Winkel eine Ausbreitungsausrichtung einer elastischen Welle sind, die durch die kapazitive Elektrode (10) vom Kamm-Typ generiert wird.
  7. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 6, wobei sich die Sammelschienen (20a, 20b) der kapazitiven Elektrode (10) vom Kamm-Typ in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in der ersten IDT-Elektrode (8A) erstrecken.
  8. Filtervorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 6, wobei eine zweite IDT-Elektrode (8B) vorhanden ist, die mit der ersten IDT-Elektrode (8A) verbunden ist, und die zweite IDT-Elektrode (8B) ein Paar Sammelschienen (8Ba, 8Bb) enthält, die einander zugewandt sind, wobei sich das Paar Sammelschienen (8Ba, 8Bb) in einer Richtung parallel zu den Sammelschienen (8Aa, 8Ab) der ersten IDT-Elektrode (8A) erstreckt, und die zweite IDT-Elektrode (8B) auf einer Seite der kapazitiven Elektrode (10) vom Kamm-Typ angeordnet ist.
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